KR101949275B1 - TE01n 모드와 TE11m 모드를 이용한 출력멀티플렉서 - Google Patents

TE01n 모드와 TE11m 모드를 이용한 출력멀티플렉서 Download PDF

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KR101949275B1
KR101949275B1 KR1020160068195A KR20160068195A KR101949275B1 KR 101949275 B1 KR101949275 B1 KR 101949275B1 KR 1020160068195 A KR1020160068195 A KR 1020160068195A KR 20160068195 A KR20160068195 A KR 20160068195A KR 101949275 B1 KR101949275 B1 KR 101949275B1
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곽창수
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한국전자통신연구원
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    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
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    • H01P1/2138—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using hollow waveguide filters

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Figure 112016052938479-pat00078
모드와
Figure 112016052938479-pat00079
모드를 이용한 출력멀티플렉서가 개시된다. 출력멀티플렉서는
Figure 112016052938479-pat00080
모드를 발생시키는 제1 원통형 공동(Cavity);
Figure 112016052938479-pat00081
모드를 발생시키는 제2 원통형 공동; 및 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동의 사이에 배치되는 슬롯 아이리스를 포함하고, 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 서로 수직이 되도록 배치될 수 있다.

Description

TE01n 모드와 TE11m 모드를 이용한 출력멀티플렉서{OUTPUT MULTIPLEXER USING TE01n mode and TE11m mode}
본 발명은 방송통신용 위성 탑재체의 출력단에 포함되는 출력멀티플렉서에 관한 것으로
Figure 112016052938479-pat00001
모드와
Figure 112016052938479-pat00002
모드를 이용하여 복수의 채널 신호를 하나의 포트로 멀티플렉싱하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
방송통신용 위성 탑재체의 출력단에 포함되는 출력멀티플렉서는 복수의 전력증폭기로부터 출력되는 고전력의 신호들을 하나의 출력포트로 멀티플렉싱하여 급전부로 보내는 부품이다. 일반적인 경우 출력멀티플렉서는 각 채널당 하나의 채널 필터를 구비해야 하고, 각각의 채널 필터들은 하나의 매니폴드(Manifold)에 연결된다.
이때, 방송통신용 위성 탑재체의 출력단에 포함되는 출력멀티플렉서는 온도 변화에 의한 채널 필터의 수축 또는 팽창에 의해 중심주파수가 이동하는 현상을 보인다. 채널 사이의 보호대역이 좁은 경우 이러한 문제가 심각해지기 때문에 출력멀티플렉서는 밀도가 높음에도 불구하고 열팽창계수가 낮은 인바(Invar) 재질을 사용하여 제작된다. 이와 같이 밀도가 높은 인바 재질을 사용하여 제작되는 출력멀티플렉서의 무게는 증가할 수 밖에 없으며, 만약 출력멀티플렉서가 20개 이상의 매우 많은 채널 필터를 가지는 경우 문제는 더욱 심각해 질 수 있다.
출력멀티플렉서는 채널 필터와 매니폴드만으로 구성되지 않는다. 출력멀티플렉서를 위성 탑재체의 패널에 고정하기 위해서는 브라켓(Bracket)과 베이스플레이트(Baseplate)가 있어야 한다. 출력멀티플렉서는 고전력의 신호들을 처리하기 때문에 낮은 삽입손실에도 불구하고 매우 많은 열이 발생한다. 이를 효과적으로 위성 탑재체의 패널에 전달하기 위해서는 브라켓의 기계적, 열적 설계도 중요한 요소가 된다.
이때, 브라켓은 각각의 채널 필터와 베이스플레이트를 연결하는 부품으로서, 기구적으로는 채널 필터를 고정하고 열적으로는 채널 필터에서 발생하는 열을 베이스플레이트로 전달하는 역할을 한다. 이러한 브라켓은 베이스플레이트에 고정되고 베이스플레이트는 위성 탑재체의 패널에 고정된다.
베이스플레이트는 브라켓으로부터 전달 받은 열을 위성 탑재체의 패널에 전달하는 역할을 수행하는데 이를 위해서는 위성 탑재체의 패널과 접촉하는 베이스플레이트의 바닥면이 매우 매끄럽고 평편해야 한다. 이때, 베이스플레이트의 바닥면을 기계가공 하여 평편하게 만들기 위해서는 베이스플레이트의 두께가 일정 이상이 되어야 한다. 따라서 베이스플레이트는 무게를 이유로 너무 얇게 제작할 수 없으며, 이로 인해 출력멀티플렉서의 전체적인 무게도 함께 증가하는 문제가 발생한다. 실제로 출력멀티플렉서의 전체 무게에서 베이스플레이트가 차지하는 비중은 매우 크다. 이러한 베이스플레이트는 채널 필터를 고정시키는 브라켓과 연결되어야 하기 때문에 베이스플레이트의 무게는 채널 필터의 길이가 줄어들면 같이 줄어들게 된다.
본 발명은
Figure 112016052938479-pat00003
모드와
Figure 112016052938479-pat00004
모드를 함께 이용하여 채널 필터를 형성하여 채널 필터의 길이를 감소시킴으로써 출력멀티플렉서의 전체 무게를 줄이는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 출력멀티플렉서는
Figure 112016052938479-pat00005
모드를 발생시키는 제1 원통형 공동(Cavity);
Figure 112016052938479-pat00006
모드를 발생시키는 제2 원통형 공동; 및 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동의 사이에 배치되는 아이리스를 포함하고, 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 서로 수직이 되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 원통형 공동은 옆면에 서로 마주보도록 개구면을 형성하고, 상기 형성된 개구면에 플랜지(Flange)가 형성되며, 상기 제2 원통형 공동은 윗면과 아랫면에 플랜지가 서로 마주보도록 형성되며, 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 상기 플랜지를 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 원통형 공동은 상기 플랜지의 가장자리 및 상기 개구면의 가장자리에 리드(Lid)가 형성되고, 상기 제2 원통형 공동은 상기 플랜지의 가장자리 및 상기 제2 원통형 공동의 가장자리에 리드가 형성될 수 있다.
상기 제1 원통형 공동은 윗면 또는 아랫면에 도넛 형태의 트렌치(Trench)가 형성될 수 있다.
상기 제1 원통형 공동 및 상기 제2 원통형 공동은 옆면에 튜닝스크류를 삽입하기 위한 구멍이 형성될 수 있다.
상기 제2 원통형 공동은 하나의 원통형 공동에서 서로 다른 복수의 공진주파수를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 출력멀티플렉서는 복수의 전력증폭기로부터 출력되는 고전력의 신호들을 수신하는 복수의 채널 필터; 상기 복수의 채널 필터들이 연결되는 하나의 매니폴드; 상기 복수의 채널 필터와 상기 하나의 매니폴트를 고정하기 위한 브라켓; 및 상기 브라켓을 통신위성 탑재체의 패널에 고정하기 위한 베이스플레이트를 포함하고, 상기 복수의 채널 필터는 TE01n 모드를 발생시키는 제1 원통형 공동(Cavity); TE11m 모드를 발생시키는 제2 원통형 공동; 및 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동의 사이에 배치되는 아이리스를 포함하고, 상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 서로 수직이 되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면,
Figure 112016052938479-pat00007
모드와
Figure 112016052938479-pat00008
모드를 함께 이용하여 채널 필터를 형성하여 채널 필터의 길이를 감소시킴으로써 출력멀티플렉서의 전체 무게를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 출력멀티플렉서의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널 필터의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00009
모드와
Figure 112016052938479-pat00010
모드의 전기장 분포 현황을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00011
모드를 발생시키는 원통형 공동과
Figure 112016052938479-pat00012
모드를 발생시키는 원통형 공동의 형상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00013
모드를 발생시키는 원통형 공동의 내부 형상을 도시한 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 출력멀티플렉서의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 출력멀티플렉서(100)는 하나 이상의 채널 필터(110)들과 상기 채널 필터(110)들이 연결되는 매니폴드(120)로 구성될 수 있다. 이와 더불어 출력멀티플렉서(100)는 채널 필터(110)와 매니폴드(120)를 위성 탑재체의 패널에 고정하기 위한 브라켓(미도시)과 베이스플레이트(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다.
출력멀티플렉서(100)는 방송통신용 위성 탑재체의 출력단에서 복수의 전력증폭기로부터 출력되는 고전력의 신호들을 복수의 채널 필터(110)들의 입력단을 통해 각각 수신하고, 수신된 복수의 신호들을 멀티플렉싱하여 하나의 출력포트를 통해 제공할 수 있다.
이때, 방송통신용 위성 탑재체의 출력단에 배치되는 출력멀티플렉서(100)는 무게가 중요한 요소이므로 요구되는 성능은 유지하면서 무게를 최소화할 수 있는 방법이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널 필터의 구성을 도시한 도면이다.
보다 구체적으로 도 2는 이중 모드로 구현되는 원통형 공동을 가지는 채널 필터(110)의 구성의 예를 보여준다. 여기서 각각의 원통형 공동의 내부에 표시된 숫자는 공진기를 의미할 수 있다. 즉, 총 5개의 공진기 중 2번 공진기와 3번 공진기, 4번 공진기와 5번 공진기는 각각의 원통형 공동 안에서 이중 모드로 구현됨으로써 하나의 원통형 공동에서 서로 다른 공진주파수를 생성할 수 있다. 이때, 입력단, 출력단 및 각각의 원통형 공동의 공진기들은 도 2에서와 같이 아이리스(Iris)를 통해 결합(coupling)될 수 있다.
이와 같이 출력멀티플렉서(100)는 이중 모드로 구현되는 원통형 공동을 이용하여 채널 필터(110)의 길이를 줄임으로써 무게를 줄이고, 위성 탑재체의 패널에서 차지하는 면적도 함께 줄인다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00014
모드와
Figure 112016052938479-pat00015
모드의 전기장 분포 현황을 도시한 도면이다.
출력멀티플렉서(100)를 구성하는 각각의 채널 필터(110)는 필터링하고자 하는 주파수 대역의 평탄도를 개선하여 삽입손실을 최소화할 수 있다. 이를 위해 채널 필터(110)는 적절한 차수로 형성되며 상기 주파수 대역 외의 존재하는 신호들을 차단(rejection)하기 위한 성능을 향상시키기 위해 pseudo??elliptic으로 구현될 수 있다. 구체적으로 채널 필터(110)의 차수가 높을수록 넓은 대역폭, 효과적인 차단(sharp rejection) 및 적은 군지연(group delay)을 가질 수 있다. 그러나 채널 필터(110)의 차수가 높을수록 크기가 커지고 그로인해 무게가 증가하는 문제가 발생한다. 따라서, 출력멀티플렉서(100)의 채널 필터(110)는 적절한 차수에 따라 형성되어야 한다.
방송통신용 위성에 사용되는 부품은 크기와 무게가 매우 중요한 요소이다. 따라서, 해당 위성에 요구되는 성능을 유지하면서 무게를 최소화할 수 있는 방법이 필요하다. 이와 같은 요구조건들을 만족시키기 위해 기존에는 일반적으로
Figure 112016052938479-pat00016
모드를 발생시키는 원통형 공동(cavity)을 사용하여 채널 필터(110)를 구성하였다. 이때, 출력멀티플렉서(100)는
Figure 112016052938479-pat00017
모드를 이중 모드로 구현하여 하나의 공동에 두 개의 공진이 발생하도록 함으로써 채널 필터(110)의 크기를 최소화할 수 있다.
Figure 112016052938479-pat00018
모드를 사용하면 각각의 채널 필터(110)에 대응하는 통과대역 중심에서의 삽입손실이 어느 정도 결정될 수 있다. 이때,
Figure 112016052938479-pat00019
모드에서 m을 증가시키는 경우, 채널 필터(110)가 필터링하고자 하는 통과대역 가장자리에서의 삽입손실이 감소한다. 그러면 통과대역의 평탄도가 향상되어 통과대역 내에서의 삽입손실을 최소화할 수 있다. 하지만
Figure 112016052938479-pat00020
모드에서 m이 증가할수록 채널 필터(110)의 길이가 늘어나서 무게, 부피 및 채널 필터(110)가 위성 탑재체의 패널에서 차지하는 면적이 커지는 단점이 있다. 그리고,
Figure 112016052938479-pat00021
모드에서 m이 5 이상이 되면 삽입손실 측면에서의 이점은 매우 줄어들고 길이는 매우 커지게 된다. 따라서, 출력멀티플렉서(100)는 대체로
Figure 112016052938479-pat00022
모드에서 m은 4가 되도록 함으로써 삽입손실과 크기/무게 사이의 타협점을 찾는다.
위에서 언급한 바와 같이 기존의 출력멀티플렉서는 채널 필터(110)의 크기와 무게를 줄이기 위해
Figure 112016052938479-pat00023
이중모드를 사용하였다. 이때, 채널 필터(110)의 길이를 줄이기 위해서
Figure 112016052938479-pat00024
모드나
Figure 112016052938479-pat00025
모드를 사용할 수 있으나 품질계수가 떨어져 통과대역에서의 삽입손실이 증가할 수 있다. 이에 더해
Figure 112016052938479-pat00026
모드나
Figure 112016052938479-pat00027
모드를 사용하면 통과대역 가장자리에서의 삽입손실은 더더욱 증가하여 전기적 성능이 나빠지는 문제가 발생한다.
그런데
Figure 112016052938479-pat00028
모드는 원통형 공동을 이용한 공진 모드들 중에서 품질계수가 매우 높은 편이 아니다.
Figure 112016052938479-pat00029
모드들 중
Figure 112016052938479-pat00030
모드가 실질적으로 사용되는 공진 모드들 중에서는 가장 높은 품질계수를 갖고 있다. 따라서 본 발명은 이러한 점을 이용하여 도 2에서의
Figure 112016052938479-pat00031
단일 모드(예를 들어, TE114 모드)를 발생시키는 원통형 공동(Cavity I)을
Figure 112016052938479-pat00032
단일 모드(예를 들어,
Figure 112016052938479-pat00033
)를 발생시키는 원통형 공동으로 대체하여 채널 필터(110)의 길이를 감소시키는 방법을 제공한다. 이와 같이 감소된 길이를 가지는 채널 필터(110)를 이용하면, 채널 필터(110)를 고정하는 브라켓 및 브라켓과 연결되는 베이스플레이트 역시 크기와 무게가 감소될 수 있다.
이때,
Figure 112016052938479-pat00034
모드를 발생시키는 원통형 공동과
Figure 112016052938479-pat00035
모드를 발생시키는 원통형 공동은 도 3과 같이 아이리스(Iris II)를 통해 서로 연결될 수 있다.
Figure 112016052938479-pat00036
모드는 전기장이 Y방향으로 분포되어 있기 때문에 아이리스가 이에 수직인 X 방향으로 서 있어야 한다. 도 3과 같은 슬롯 형태의 아이리스(Iris II)는 슬롯의 짧은 간격 방향(Y방향)으로 전기장이 형성될 수 있다. 따라서 이러한 아이리스에 의해 결합이 발생하기 위해서는 도 3에서와 같이 중심축이 X방향이 되도록
Figure 112016052938479-pat00037
모드를 발생시키는 원통형 공동을 배치하여야 한다. 즉
Figure 112016052938479-pat00038
모드의 전기장 방향이 아이리스에 형성되는 전기장의 방향과 평행하도록
Figure 112016052938479-pat00039
모드를 발생시키는 원통형 공동을 배치하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00040
모드를 발생시키는 원통형 공동과
Figure 112016052938479-pat00041
모드를 발생시키는 원통형 공동의 형상을 도시한 도면이다.
구체적으로 도 4의 (a)는
Figure 112016052938479-pat00042
모드를 발생시키는 원통형 공동의 형상을 보여준다.
Figure 112016052938479-pat00043
모드를 발생시키는 원통형 공동은
Figure 112016052938479-pat00044
모드를 발생시키는 원통형 공동과 서로 수직이 되도록 배치되어야 한다. 이에 따라
Figure 112016052938479-pat00045
모드를 발생시키는 원통형 공동은 옆면의 일부가
Figure 112016052938479-pat00046
모드를 발생시키는 원통형 공동의 양 끝에 연결될 수 있다. 이를 위해
Figure 112016052938479-pat00047
모드를 발생시키는 원통형 공동은 옆면 일부를 양쪽으로 잘라내어 개구면(opening)(410)이 형성될 수 있으며 형성된 개구면들은 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 그리고
Figure 112016052938479-pat00048
모드를 발생시키는 원통형 공동은 형성된 개구면에 다른 공동과의 연결을 위해 플랜지(Flange)(420)가 형성될 수 있다.
도 4의 (b)는
Figure 112016052938479-pat00049
모드를 발생시키는 원통형 공동의 형상을 보여준다.
Figure 112016052938479-pat00050
모드를 발생시키는 원통형 공동은 원형 도파관의 양 끝에 플랜지(420)가 형성될 수 있으며 형성된 플랜지(420)를 이용하여 아이리스 및 다른 공동 또는 도파관과 조립될 수 있다.
각각의 공동은 플랜지(420)를 통해 서로 연결될 수 있는데 도 4의 (c)와 같은 아이리스가 플랜지(420) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 각각의 공동에 형성되는 플랜지(420)와 아이리스가 충분한 접촉을 이루어야 예상치 못한 삽입손실의 발생을 방지할 수 있다. 이를 위해
Figure 112016052938479-pat00051
모드를 발생시키는 원통형 공동은 도 4의 (a)와 같이 플랜지(420)의 가장자리 및 개구면(410)의 가장자리에 리드(Lid)(430)가 형성될 수 있다. 마찬가지로
Figure 112016052938479-pat00052
모드를 발생시키는 원통형 공동 역시 플랜지(420)의 가장자리와 원형 도파관 가장자리에 리드(430)가 형성될 수 있다. 이러한 리드(430)는 각각의 공동에 형성되는 플랜지(420)와 아이리스가 충분히 접촉할 수 있도록 도와줌으로써 예상치 못한 삽입손실의 발생을 방지할 수 있다.
그리고
Figure 112016052938479-pat00053
모드를 발생시키는 원통형 공동과
Figure 112016052938479-pat00054
모드를 발생시키는 원통형 공동은 설계 상의 오차, 모델의 오차 및 가공 오차 등으로 인해 튜닝이 필요할 수 있다. 이에 각각의 원통형 공동은 옆면에 튜닝스크류를 삽입하기 위한 구멍(440)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 원통형 공동은 보스(boss) 및 나사구멍이 형성되어 튜닝스크류를 삽입함으로써 발생되는 공진주파수가 조절될 수 있다. 이때,
Figure 112016052938479-pat00055
모드를 발생시키는 원통형 공동에 튜닝스크류를 삽입하면 공진주파수가 내려가지만,
Figure 112016052938479-pat00056
모드를 발생시키는 원통형 공동에 튜닝스크류를 삽입하면 공진주파수가 올라간다.
따라서 각각의 원통형 공동은 설계 상의 오차, 모델의 오차 및 가공 오차 등을 고려하여 생성된 후 튜닝스크류를 이용하여 공진주파수가 조절되는 방법을 취해야 한다. 예를들어,
Figure 112016052938479-pat00057
모드를 발생시키는 원통형 공동은 크기를 크게 만들어 공진주파수를 낮춘 후 튜닝스크류를 삽입하여 공진주파수를 높일 수 있다. 이와는 달리
Figure 112016052938479-pat00058
모드를 발생시키는 원통형 공동은 크기를 작게 만들어 공진주파수를 높인 후 튜닝스크류를 삽입하여 공진주파수를 낮출 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른
Figure 112016052938479-pat00059
모드를 발생시키는 원통형 공동의 내부 형상을 도시한 도면이다.
Figure 112016052938479-pat00060
모드 중
Figure 112016052938479-pat00061
모드는 품질계수가 매우 높다는 장점이 있으나 디제너레이트(degenerate) 모드인
Figure 112016052938479-pat00062
모드가
Figure 112016052938479-pat00063
모드와 같은 주파수 대역에서 발생하고 주변에 기생 모드들이 발생한다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위해 본 발명에서의 원통형 공동은 윗면 또는 바닥면에 트렌치(Trench)(510)가 형성될 수 있다. 이와 같은 트렌치(510)가 원통형 공동의 윗면 또는 바닥면에 형성되면 상기 원통형 공동 내에서 X방향으로 형성되는 전기장을 갖는 공진 모드들의 공진주파수가 낮아지는 효과를 발생시킨다. 이때, 원통형 공동의 윗면 또는 바닥면에 형성되는 트렌치(510)는 도넛 형태를 가질 수 있다.
Figure 112016052938479-pat00064
모드를 발생시키는 원통형 공동의 형상은 도 4의 (b)와 같은 원통형 공동과는 달리 단품 기계가공으로 제작할 수 없다. 따라서 도 5에서와 같이 원통형 공동을 상부와 하부로 나누어 가공을 하고 이를 조립 또는 접착하는 방법을 이용해야 한다. 이때, 원통형 공동의 상부와 하루를 조립 하는 방법의 한 예로 레이저 용접 방법이 있을 수 있다. 즉, 상부와 하부로 나누어 가공한 다음 두 부품을 잘 정렬하여 레이저 용접으로 붙인 후 아이리스와 접촉하는 면의 평탄도를 보장하기 위해 마무리 가공을 할 수 있다. 재질에 따라서는 딥브레이징(dip brazing)을 사용하여 공동의 상부와 하부를 조립할 수 있다.
이와 같은
Figure 112016052938479-pat00065
모드를 발생시키는 원통형 공동으로
Figure 112016052938479-pat00066
모드를 발생시키는 원통형 공동을 대체한 후 성능 저하가 발생하면 안 된다. 상기 두 원통형 공동의 특성을 하기의 표 1에서 비교하고 있다. 하기의 표는 구체적으로
Figure 112016052938479-pat00067
모드를 발생시키는 원통형 공동을
Figure 112016052938479-pat00068
모드를 발생시키는 원통형 공동으로 대체한 후의 특성을 비교한 결과값이다.
[표 1]
Figure 112016052938479-pat00069
이론적으로 20 GHz에서
Figure 112016052938479-pat00070
모드를 발생시키는 원통형 공동은 지름이 15.6 mm일 때 길이가 36.32 mm이며 품질계수는 16,600 정도가 된다. 반면
Figure 112016052938479-pat00071
모드를 발생시키는 원통형 공동은 지름이 20.90 mm일 때 길이가 15.52 mm이며 품질계수는 21,100 정도가 된다. 일반적으로 원통형 공동의 크기가 작을수록 품질계수도 낮아지지만
Figure 112016052938479-pat00072
모드의 품질계수가 매우 높기 때문에
Figure 112016052938479-pat00073
모드의 원통형 공동보다 크기가 감소했지만 품질계수는 오히려 높은 것을 볼 수 있다. 이러한 원통형 공동을 실제 출력멀티플렉서의 채널 필터에 사용한 경우
Figure 112016052938479-pat00074
모드를 발생시키는 원통형 공동의 길이가 35.90 mm일 때
Figure 112016052938479-pat00075
모드를 발생시키는 원통형 공동의 길이는 19.21 mm로 길이가 46 % 정도 감소하는 것을 볼 수 있다.
하지만
Figure 112016052938479-pat00076
모드를 발생시키는 원통형 공동이
Figure 112016052938479-pat00077
모드를 발생시키는 원통형 공동보다 조금 더 무거운데 이는 기계가공의 한계에 의해 두꺼운 부분이 형성되어 무게가 증가한 것이다. 그러나 채널 필터의 길이가 줄어들어 출력멀티플렉서를 구성하는 베이스플레이트의 무게 또한 감소하기 때문에 출력멀티플렉서의 전체 무게는 감소하게 된다. 즉, 표 1에서 보이는 바와 같이 채널 필터 당 베이스플레이트의 무게가 62.0 g에서 52.8 g으로 감소하기 때문에 한 채널당 무게는 3.4 g 정도 감소한다. 한 채널의 무게 감소량은 크지 않지만 20 채널 이상 구성되는 최근의 방송통신 위성의 구성을 고려하면 무게 감소가 적지 않다. 정지궤도로 위성을 올리는데 소요되는 비용이 kg 당 50,000 달러 정도인 것을 감안하면 1g의 무게도 중요하다고 할 수 있다.
온도 변화에 의한 중심주파수 변화 또한 고려해야 하는 사항이다. 온도 변화에 의한 중심주파수의 변화는 사용된 재질의 열팽창 계수를 사용하여 이론적으로 계산될 수 있는데 두 모드가 동일한 주파수 이동량을 보이고 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 출력멀티플렉서
110 : 채널 필터
120 : 매니폴드(Manifold)
410 : 개구면(Opening)
420 : 플랜지(Flange)
430 : 리드(Lids)
440 : 튜닝스크류를 삽입하기 위한 구멍
510 : 트렌치(Trench)

Claims (7)

  1. TE01n 모드를 발생시키는 제1 원통형 공동(Cavity);
    TE11m 모드를 발생시키는 제2 원통형 공동; 및
    상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동의 사이에 배치되는 아이리스
    를 포함하고,
    상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 서로 수직이 되도록 배치되는 출력멀티플렉서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원통형 공동은,
    옆면에 서로 마주보도록 개구면을 형성하고,
    상기 형성된 개구면에 플랜지(Flange)가 형성되며,
    상기 제2 원통형 공동은,
    윗면과 아랫면에 플랜지가 서로 마주보도록 형성되며,
    상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 상기 플랜지를 통해 서로 연결되는 출력멀티플렉서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 원통형 공동은,
    상기 플랜지의 가장자리 및 상기 개구면의 가장자리에 리드(Lid)가 형성되고,
    상기 제2 원통형 공동은,
    상기 플랜지의 가장자리 및 상기 제2 원통형 공동의 가장자리에 리드가 형성되는 출력멀티플렉서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원통형 공동은,
    윗면 또는 아랫면에 도넛 형태의 트렌치(Trench)가 형성되는 출력멀티플렉서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원통형 공동 및 상기 제2 원통형 공동은,
    옆면에 튜닝스크류를 삽입하기 위한 구멍이 형성되는 출력멀티플렉서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 원통형 공동은,
    하나의 원통형 공동에서 서로 다른 복수의 공진주파수를 발생시키는 출력멀티플렉서.
  7. 복수의 전력증폭기로부터 출력되는 고전력의 신호들을 수신하는 복수의 채널 필터;
    상기 복수의 채널 필터들이 연결되는 하나의 매니폴드;
    상기 복수의 채널 필터와 상기 하나의 매니폴트를 고정하기 위한 브라켓; 및
    상기 브라켓을 통신위성 탑재체의 패널에 고정하기 위한 베이스플레이트
    를 포함하고,
    상기 복수의 채널 필터는,
    TE01n 모드를 발생시키는 제1 원통형 공동(Cavity);
    TE11m 모드를 발생시키는 제2 원통형 공동; 및
    상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동의 사이에 배치되는 아이리스
    를 포함하고,
    상기 제1 원통형 공동과 상기 제2 원통형 공동은 서로 수직이 되도록 배치되는 출력멀티플렉서.
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